CN101611425A - 发出和/或接收超声波的设备及检验有价证券的超声波传感器 - Google Patents

发出和/或接收超声波的设备及检验有价证券的超声波传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发出和/或接收在一个给定频率范围内的超声波的设备，包括至少一个超声波换能器用于将超声波转换为电信号和/或用于将电信号变换为超声波，以及包括一个其中设计至少一个超声波通道的支架，超声波换能器至少部分装在超声波通道内和/或超声波可以通过此通道从超声波换能器来或到超声波换能器去。支架有至少一个与至少部分超声波通道毗邻的非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻的支架内层的阻抗。

Description

发出和/或接收超声波的设备及检验有价证券的超声波传感器
本发明涉及一种尤其为了检验有价证券发出和/或接收超声波的设备，以及一种检验有价证券的超声波传感器。
在这里，有价证券指片状物品，它例如体现货币价值或权利，并因而应未经许可不可以任意制造。因此它们有一些不能简单制造，尤其仿制的特征，存在这些特征是真实性的标志，亦即它们是由经许可的部门制造的。这种有价证券的重要例子是芯片卡、息票、凭单、支票和尤其钞票。
这些有价证券在许多情况下用机器检验其真实性和/或其物理状态，例如是否挺括或是否存在裂纹、孔洞或胶条。
在已知的有价证券处理设备中尤其使用超声波进行这种检验。因此相应的设备有一个超声波传感器，它尤其可以包括一个发出和/或接收超声波的设备。在实施这种检验时，可以或连续或脉冲式向有价证券发出超声波，以及检测从有价证券反射的超声波或优选地穿过有价证券的超声波；然后评估相应的检测信号。
这种超声波传感器也可以在其中将成垛的有价证券分成单体的有价证券处理设备上使用，以检测分离差错，尤其基本上同时抽出两个至少部分叠置的有价证券，也称为双重或多重抽出。
若超声波的主传播方向或平均传播方向至少近似垂直于有价证券表面延伸，可能产生不希望的效果，亦即有价证券将超声波朝在超声波传感器中使用的超声波换能器的方向反射。由此和在有些情况下，当使用连续发送的超声波时，可能通过反射在超声波传感器上产生驻波，它们将误导检验结果。若超声波仅以脉冲的形式发送，则会反射一个所谓脉冲回波的脉冲，并同样损害检验。
因此，本发明的目的是，创造一种尤其用于检验有价证券发出和/或接收超声波的设备，或一种用于检验有价证券的超声波传感器，它们可以在将由于不希望地反射使用的超声波而造成的损害保持为微小程度的情况下检验有价证券。
此目的按第一种可选择的方案，通过一种发出和/或接收至少一种给定频率的超声波的设备达到，它包括至少一个超声波换能器，用于将至少一种给定频率的超声波转换为电信号和/或用于将电信号变换为至少一种给定频率的超声波，以及包括一个其中设计至少一个超声波通道的支架，超声波换能器至少部分装在超声波通道内和/或超声波可以通过此通道从超声波换能器来或到超声波换能器去，其中，支架有至少一个与至少部分超声波通道毗邻的非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻、尤其与之毗连的支架内层的阻抗。
按本发明的设备用于发出和/或接收至少一种给定频率的超声波。优选地，尤其在以短的超声波脉冲工作时，设备还可以设计用于在给定频率范围内的超声波转换，这一频率范围内含有所述给定频率。对于脉冲式工作，频率范围的宽度主要可以对准期望的脉冲持续时间。给定频率或频率范围，在处理和/或检验有价证券的应用领域内，优选地处于100kHz至1MHz的频率范围以内，特别优选地处于100kHz与600kHz之间。对于在借助超声波脉冲处理和/或检验有价证券的应用领域内，频率范围的宽度可例如选择为小于70kHz。超声波换能器用于将电信号变换为有给定频率的超声波和/或为了将给定频率的超声波转换为电信号，它根据给定频率或给定频率范围进行设计或选择。在这里可以选择任何尤其已知的超声波换能器，例如具有沿周向反射超声波的圆柱形表面的转换器。超声波换能器在其超声波发射表面，可尤其有专门用于超声波在空气内耦合，与致动器，例如压电元件连接的镀层。
超声波换能器可至少部分装在支架的超声波通道内，亦即全部或局部沉没到支架中。因此超声波通道设计为，超声波换能器能通过为此所设的用于超声波转换的部分充分自由地振动。然而也可以将超声波换能器在超声波通道一端装在支架的孔内，这是指与超声波通道中超声波可通过它从支架出或进入支架内的那一端的对置端。
在这里，超声波通道尤其还可以对在给定频率范围内的超声波设备，在空间的发射或接收特征施加影响并相应地设计。
此外，超声波换能器原则上可以将其发射方向相对于支架任意布置。优选地，当支架有一个在检验时面朝有价证券的平的表面时，超声波换能器和优选地超声波通道定向为，使发射方向与表面法线形成一个在0°与5°之间的角度，特别优选地在0°与1°之间。
通常在用超声波检查物品时，通过传统设备如此设置的超声波换能器，至少部分超声波反射在超声波换能器上，这在连续工作时导致驻波，而在脉冲式工作时导致多重回波。
现在令人惊讶地发现，驻波的构成或严重的多重回波的形成可以采取下述措施显著减少，亦即令支架有至少一个与至少部分超声波通道相邻的或至少部分与之毗连的非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻的，尤其与之毗连的支架内层的阻抗。在这里，非纤维质表层指的是由一种不是以纤维的形式存在的材料组成的层，尤其是一种固体材料，包括弹性材料或发泡材料。反之，纤维质表层是纺织的面状产物，例如所谓的“无纺织物(nonwovens)”，例如毡或无纺布，或织物、针织物等。
在这里，表层尤其可以沿超声波通道的径向与内层相邻，或沿一个平行于超声波通道的方向或在超声波通道内波的传播方向与内层相邻。
支架如此设计的优点是，非纤维质的材料可以非常简单和准确地加工，而要在纤维质材料内构成部分超声波通道，尤其在小直径时只能不准确地实现。
术语“阻抗”在本发明的框架内一般理解为声阻抗。原则上只要表层阻抗比内层阻抗小就够了。优选地，表层材料的阻抗处于内层材料阻抗的20％与75％之间的范围内。在这种情况下达到特别有效地抑制驻波或多重反射。
在表层不均匀的情况下，表层材料的密度或阻抗指的是沿表层表面法线通过表层的平均值。
表层原则上不需要构成全部与超声波通道相邻的表面。优选地，表层一直延伸到超声波通道背对超声波换能器那一端。换句话说，它一直延伸到支架沿发射或进入方向的表面。以此方式也可以减少紧邻超声波通道命中支架的超声波的反射。
在横向于发射方向的平面内，仅部分与超声波通道相邻的表面由表层构成同样可以满足要求。此时可特别期望的是，一些规定空间方向的发射或接收特征应当不同。然而优选地，表层至少环形围绕部分超声波通道。由此可以达到更好地以及在横向于发射或接收超声波方向平面内看较少定向地减弱驻波或多重反射。此外可以简化制造。
原则上支架可以制成一体，其中表层通过改变支架材料的成分构成。例如支架可以有层状结构。但按第一种变更，支架也可以包括一个带孔的基体和一个至少部分装在孔内的套筒段或一个至少部分装在孔内的套筒，套筒段或套筒围绕表层以及超声波换能器至少部分装入其中。所述部分超声波换能器在其中延伸的套筒段或套筒，在这里可以在孔中与基体摩擦配合和/或形状配合和/或材料相连地连接，亦即例如通过摩擦力或夹紧，和/或借助一种构成粘结的材料而材料相连地连接。
套筒或适用构件的套筒状部分，可以例如通过加工毛坯或在制造时通过使用相应的模具由液态或软膏状材料制得。
与之不同，支架也可以由表层材料组成的基体构成，此时表层或孔区沿横向于发射或接收方向在周围配置高阻抗的材料。
原则上可以使用任何具有相应阻抗的材料作为表层材料。然而优选地，表层由一种材料构成，它的平均密度比内层材料的平均密度至少小10％。在这里，平均密度对于均质材料而言是指普通密度，而对于非均匀材料它是一些比结构不均匀度的主要尺度大得多的区域的密度，在基材为复合材料的情况下例如是夹入基材内的一些区域的密度。这样做的优点是，可以比声速更简单地影响其密度，达到影响材料阻抗的目的。
原则上表层密度可以任选，只要表层的阻抗小于内层阻抗。现在发现，表层的材料密度优选地处于0.3g/cm3与0.8g/cm3之间。若表层的密度采用在0.4g/cm3与0.7g/cm3之间的值，可导致特别有效地减少驻波或多重反射。
尽管内层密度原则上也是任意的，但优选地处于0.8g/cm3至1.8g/cm3之间的范围内。
原则上作为表层材料可选用均质材料。然而优选地表层包括一种复合材料，它占表层重量份额的80％以上。特别优选地，表层基本上，亦即95重量％以上由复合材料组成。
复合材料原则上可以涉及任何各向同性或各向异性复合材料。优选地使用一种复合材料，其中，在基材内夹入没有基材性质的物体或区域。特别优选地，使用一种复合材料，它包括基材和在其中无序分布的物体，在这些物体上可以进行至少给定频率的超声波的散射和/或吸收。由此可以进一步减少驻波的发生或降低多重反射的强度。
现在发现，若表层的材料包括一种复合泡沫塑料并优选地由它组成，则出乎意外地达到特别有效地减少驻波或多重反射。复合泡沫塑料，经常也称为“syntactic foam”，在这里尤其指一种材料，它包括一种基材和夹入其中的空心体，优选地空心球。复合泡沫塑料优选地至少部分透射给定频率的超声波，从而至少一个小的份额可以通过表层到达内层。此类复合材料的优点是，可以在空心体上发生超声波的部分散射，从而影响其传播。
尤其为了在检验有价证券的领域内使用，复合泡沫塑料可以含有直径在5μm与200μm之间的空心体，尤其空心球。此外，复合泡沫塑料也可以有其他直径的空心体，不过它们占空心体数量的份额就泡沫体积而言优选地小于20％。空心体直径处于5μm与120μm之间的范围，可以是特别优选的范围。在这里，一个空心体的直径尤其是指围绕空心体的最小球体直径，因此空心球尤其指其正常直径。其直径在此范围内的空心体单分散或均匀分布，或优选地有双峰或多峰分布。采用双峰或多峰分布可提供的优点是，在优选地使用空心球作为空心体时可以达到空心球非常高的充填密度，从而导致减小密度并因而阻抗以及可能增强散射。
空心球原则上可以用任意材料制造。优选地复合泡沫塑料含有空心玻璃球，优选地其直径处于5μm与200μm之间的空心玻璃球。采用空心玻璃球的优点是，与另一些材料相比它们容易得到。
作为复合泡沫塑料的基材原则上可以使用任何其中能夹入空心体的材料。优选地，复合泡沫塑料含有一种聚合材料，尤其优选一种树脂作为基材。在这方面根据要求可以使用例如环氧树脂或聚氨酯树脂。
表层厚度可例如根据给定频率和内层阻抗选择。尤其是，表层的厚度大于表层内相应于给定频率的波长的四分之一和小于10mm。
按本发明的设备需要不仅有单个超声波换能器。确切地说，优选地设备有至少另一个超声波换能器，以及其中，支架有至少另一个超声波通道，另一个超声波换能器至少部分装在此超声波通道内，其中，支架有至少另一个与另一个超声波通道的至少另一段毗邻的另一个非纤维质表层，它的阻抗小于与该另一个表层相邻的支架另一个内层的阻抗。
另一个表层可优选地按上面描述的这些实施形式中至少一种设计。
至少两个超声波换能器，相应的超声波通道，以及相应的表层及内层，在这里不是一定需要有相同特性和相同的结构，不过这是优选的。
尤其在这种情况下优选地，用于至少两个超声波通道或超声波换能器的表层由单个成型件的一些区段构成。这种实施形式同样提供许多优点。例如用由成型件的套筒状部分构成的表层事后装备支架的基体，可以仅在一道工序中完成。
为了便于制造，可证实特别有利的是，支架有至少两层，其中之一由成型件构成，超声波通道的相应区段可以设计在此成型件内。
此外，在使用以聚合物基材为基础的复合泡沫塑料时，往往可以非常简单地制造这种成型件，不必要机械加工。
所述设备优选地可使用于用超声波检验有价证券。因此按另一种可选用的方案，此目的还通过一种用于检验有价证券的超声波传感器达到，它包括至少一个按本发明的设备。
尤其是，例如为了检测有价证券通过分成单体时的双重或多重抽出，或为了检验有价证券，对于这种超声波传感器，优选地规定，它用于借助穿过它的超声波检验有价证券，它有至少另一个按照本发明的设备，以及，这些设备彼此相对布置为，使它们的支架构成一个优选地间隙状的检测区，有价证券可通过它输送，以及设备的超声波换能器，当它们之一作为发送器以及另一个作为接收器工作时，构成至少一个超声波路线。这种超声波传感器允许在输送时检验，与此同时它非常坚固耐用和有效。
这种超声波传感器可以按有利的方式采取下述措施进一步减少驻波的形成或降低多重反射的发生或作用，即，在这种超声波传感器中，设备或至少其中一个设备的支架，在检验时面朝检测区或有价证券的表面上，有至少一个非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻的支架内层的阻抗。与检验时有价证券处于其中或通过它输送的检测区相邻的表层，可尤其按超声波通道的表层上述实施形式中一种或多种设计。此外，它可以以有利的方式设计为成型件，它同时有套筒状部分。
所述目的按第二种可选择的方案，也通过一种超声波传感器达到，它用于在超声波传感器检测区内借助至少一种给定频率的超声波检验有价证券，包括一个起超声波发送器作用的第一超声波换能器和一个起超声波接收器作用的第二超声波换能器，其中，这些超声波换能器布置为，它们构成一个通过检测区延伸的超声波路线，以及其中，至少其中一个超声波换能器有相对于超声波路线倾斜的表面段，用于反射超声波和/或用于接收超声波。
因此按本发明第二种可选择方案的超声波传感器有两个超声波换能器，其中之一设计用于发出至少给定频率的超声波，以及另一个设计用于接收至少给定频率的超声波。除此之外这些超声波换能器可以相同或不同设计。
通过表面段相对于超声波路线，尤其相对于一条在超声波换能器发出或接收超声波的振荡表面之间的连接线倾斜，超声波同样相对于超声波路线的方向倾斜发送或接收。因为对于超声波在有价证券上的反射也适用的是入射角大体等于反射角，所以从表面段发出的超声波反射的份额，从超声波路线区反射，从而不形成或至少没有大量形成驻波，或也没有或只有强度很小的反射脉冲，尤其多重反射脉冲再次命中超声波路线的超声波换能器之一。此外，超声波命中超声波换能器的份额，由于表面区倾斜，所以从超声波路线紧邻区域向上反射。
与超声波路线相对于有价证券表面倾斜以降低反射效果的方案相比，导致减小超声波传感器的结构空间。
虽然平的表面段原则上可以满足要求，但优选地，至少一个超声波换能器的表面段设计为绕超声波路线的方向旋转对称。因此或可以发射类似声锥的声场，从而当例如在有价证券上反射时，相对于超声波路线的方向强烈倾斜的声份额，通过反射从超声波路线转出，并因而不再能影响超声波换能器，或命中超声波换能器的份额可以向外离开超声波路线反射。
表面段尤其可以设计为圆锥形或截锥形。这种实施形式的优点是，表面段能特别便于制造，与此同时产生非常良好的效果。
为了使发出的超声波能良好聚束或获得一种不过分依赖角度的接收特性，表面段的圆锥张角在160°与176°之间。
为获得高的发射或接收效率，表面段优选地有一个最大外径，它处于空气中相应于频率的波长与空气中波长的10倍之间。在这里可以是按DIN标准条件下的空气，或是在温度为20℃、压力1bar以及相对空气湿度为75％条件下的空气。
若超声波传感器有至少一个输送件用于在检测区内导引有价证券，以及，将超声波换能器布置为，使超声波路线与有价证券表面的法线构成一个小于5°的角，则导致特别小的结构空间。输送件可例如涉及皮带或滚轮或类似输送元件，它们决定有价证券相对于超声波传感器的位置。
如已提及的那样，只是超声波换能器之一需要有倾斜的表面段。不过若另一个超声波换能器也按照一种实施形式设计，或按照至少两种前面结合第二种可选择的方案列举的实施形式的组合设计，则可得到一种特别良好的功能。
在这些超声波传感器中，可有利地进一步采取措施减少驻波的形成或多重反射的作用，亦即在超声波换能器通过它发射或接收超声波的超声波通道区域内，设有例如用一种纤维材料，尤其毡制成的超声波阻尼层。然而也可以与之不同或附加地，在超声波传感器中设有至少一个与检测区毗邻的构件，它有一个非纤维质表层，表层的阻抗小于与该表层相邻的构件内层的阻抗。所述构件尤其可设计为各自超声波传感器的支架。此外，在超声波通道内与检测区相邻的表层，可按表层的上述实施形式中一种或多种设计。例如优选地，表层材料的阻抗处于内层材料阻抗的20％与75％之间的范围内。在这种情况下可以达到特别有效地抑制驻波或多重反射。
除此之外，按有利的方式，它可以设计为同时有套筒状部分的成型件。
这种实施形式的优点是，命中与检测区相邻的表面的超声波同样没有或仅在强度衰减后反射，从而显著限制驻波形成或出现严重的多重反射。
此目的按第三种可选择的方案，通过一种用于在超声波传感器检测区内借助一种给定频率的超声波检验有价证券的超声波传感器达到，包括一个起超声波发送器作用的超声波换能器和一个起超声波接收器作用的超声波换能器，以及包括至少一个超声波换能器支架，其中，所述至少一个支架构成检测区的至少部分边界，以及所述至少一个支架的至少一个构成检测区边界的部分，在装在支架内或上的超声波换能器的周围有非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻的支架内层的阻抗。
尤其是，超声波传感器可以各有一个超声波换能器支架，它们构成检测区的至少部分边界，其中支架的至少一个构成检测区边界的部分，在装在支架内或上的超声波换能器的周围有非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻的支架内层的阻抗。
有关表层的性质和特征，可同样有利地采用在第一种可选择的方案中针对表层所说明的那些实施形式。
因此原则上可以使用任何具有相应阻抗的材料作为表层材料。优选地，表层由一种材料构成，它的平均密度比内层材料的平均密度至少小10％。在这里，平均密度对于均质材料而言是指普通密度，而对于非均匀材料它是一些比结构不均匀度的固有度量大得多的区域的密度，在基材为复合材料的情况下例如是夹入基材内的一些区域的密度。这样做的优点是，可以比声速更简单地影响其密度。
原则上表层密度可以任选，只要表层的阻抗小于内层阻抗。现在发现，表层的材料密度优选地处于0.3g/cm3与0.8g/cm3之间。若表层的密度采用在0.4g/cm3与0.7g/cm3之间的值，可导致特别有效地减少驻波或多重反射。
尽管内层密度原则上也是任意的，但优选地处于0.8g/cm3至1.8g/cm3之间的范围内。
原则上作为表层材料可选用均质材料。然而优选地表层包括一种复合材料，它占表层重量份额的80％以上。特别优选地，表层基本上，亦即95重量％以上由复合材料组成。
复合材料原则上可以涉及任何各向同性或各向异性复合材料。优选地使用一种复合材料，其中，在基材内夹入没有基材性质的物体或区域。
现在发现，若表层的材料包括一种复合泡沫塑料，优选地由它组成，则出乎意外地达到特别有效地减少驻波或多重反射。复合泡沫塑料，经常也称为“syntactic foam”，在这里尤其指一种材料，它包括一种基材和夹入其中的空心体，优选地空心球。复合泡沫塑料优选地至少部分透射给定频率的超声波，从而至少一个小的份额可以通过表层到达内层。此类复合材料的优点是，可以在空心体上发生超声波的部分散射，从而影响其传播。
尤其为了在检验有价证券的领域内使用，复合泡沫塑料可以含有直径在5μm与200μm之间的空心体，尤其空心球。此外，复合泡沫塑料也可以含有其他直径的空心体，不过它们占空心体数量的份额就泡沫体积而言优选地小于20％。空心体直径处于5μm与120μm之间的范围，可以是特别优选的范围。在这里，一个空心体的直径尤其是指围绕空心体的最小球体直径，因此空心球尤其指其正常直径。其直径在此范围内的空心体单分散分布，或有双峰或多峰分布。采用双峰或多峰分布可提供的优点是，在优选地使用空心球作为空心体时可以达到空心球非常高的充填密度。
空心球原则上可以用任意材料制造。优选地复合泡沫塑料含有空心玻璃球，优选地其直径处于5μm与200μm之间的空心玻璃球。采用空心玻璃球的优点是，与另一些材料相比它们容易得到。
作为复合泡沫塑料的基材原则上可以使用任何其中能夹入空心体的材料。然而优选地，复合泡沫塑料含有一种聚合材料，尤其优选一种树脂作为基材。在这方面根据要求可以使用例如环氧树脂或聚氨酯树脂。
表层厚度可例如根据规定的波长范围和内层阻抗选择。尤其是，表层的厚度大于表层内相应于给定频率的波长的四分之一和小于10mm。
此外，所述超声波传感器有按第一种可选择方案的超声波传感器两项特征中至少一项或其组合。尤其是，在这种超声波传感器中，可至少在其中一个支架内设计至少一个超声波通道，各自的超声波换能器可至少部分装入其中，和/或超声波可通过它从超声波换能器来或到超声波换能器去，其中，支架有至少一个与至少部分超声波通道毗邻的非纤维质表层，它的阻抗小于与该表层相邻的支架内层的阻抗。在这里优选地，与超声波通道相邻的表层材料和与检测区相邻的表层材料设计为相同的，虽然并不一定需要是这种情况。
列举的所有可供选择的方案均提供下述优点，即，通过强烈衰减或抑制从有价证券反射的脉冲，可以在短的时间间隔内实施两次测量。也就是说，典型地在输出一个打算测量的超声波脉冲后必须等待，直至脉冲的全部回波，亦即脉冲的一次或多次反射部分充分衰减，使它们不会影响检测为下一次的测量而发射的测量脉冲。当出现较小或较弱的脉冲回波时，便可以迅速发出下一个测量脉冲。
若反射脉冲的衰减非常强烈，还可以缩短超声波路线的长度，这同样可以缩短测量所需要的以及取决于脉冲传播时间的时间，并减小各自超声波传感器的结构空间。
此外，此目的还可通过一种用于在超声波传感器检测区内借助一种给定频率的超声波检验有价证券的超声波传感器达到，它包括一个起超声波发送器作用的超声波换能器和一个起超声波接收器作用的超声波换能器，包括各一个用于发送器和接收器的支架段，它们分别有互相对齐的超声波通道，发送器和接收器完全沉没地装在超声波通道内，使它们构成一个通过检测区延伸的超声波路线，以及其中，超声波换能器相对于这些超声波通道的同心轴线倾斜布置。
通过倾斜布置超声波换能器，可以达到一种与在第二种可选择方案的超声波传感器中类似的效果，然而在这里可使用具有平的而不是倾斜表面的超声波换能器，例如标准超声波换能器。
在这里也可以有利地采用上面针对声波通道衬里或支架表面说明的实施形式，因为在每次反射时朝侧面漂移的回波，其强度已显著丧失。
特别优选地，在这里超声波通道表面和支架段表面也有纤维质消声或隔声材料，或如前面已说明的那样优选地有非纤维质材料。
按本发明的传感器可特别有利地使用于有价证券处理设备中。因此本发明的技术主题也是一种用于借助按本发明的设备和/或按本发明的超声波传感器处理有价证券的有价证券处理设备。优选地，此有价证券处理设备有一个输送装置，用于将有价证券输送给所述设备或超声波传感器，尤其输入或通过超声波传感器的检测区，以及用于将有价证券从超声波传感器输出，更准确地说从超声波传感器的检测区送出。有价证券的处理在这里尤其是指检验有价证券的真实性、它们的状态，例如涉及可周转性、分类或计算数量和/或价值。在这里超声波传感器尤其还可用于检验一叠有价证券在分成单件时造成的双重或多重抽出，或用于检验有价证券的状态，尤其检验在有价证券上的膜例如胶粘膜是否存在。
下面借助附图更详细地阐明本发明。其中：
图1示意表示一种钞票处理设备；
图2示意表示图1中钞票处理设备的超声波传感器侧视图；
图3示意表示图2中超声波传感器支架和固定在其中的超声波换能器俯视图；
图4示意表示沿一个垂直于支架表面的平面通过图3中部分支架的剖视图；
图5示意表示第二种超声波传感器的支架成型件俯视图；
图6示意表示通过第二个超声波传感器部分支架的剖视图；
图7示意表示沿一个垂直于支架表面的平面通过第三种超声波传感器部分支架的剖视图；
图8示意表示图7中支架的板的俯视图；
图9示意表示第四种超声波传感器的支架和固定在其中的超声波换能器俯视图；
图10示意表示沿一个垂直于超声波传感器支架表面的平面通过第四种超声波传感器的剖视图；
图11示意表示沿一个垂直于支架表面的平面通过第五种超声波传感器部分支架的剖视图；
图12示意表示图7中支架的板的俯视图；
图13示意表示沿一个垂直于支架表面的平面通过第六种超声波传感器部分支架的剖视图；以及
图14示意表示沿一个垂直于超声波传感器支架表面的平面通过第七种超声波传感器的剖视图。
图1表示确定有价证券状态的设备10，例如钞票处理设备，它主要用于确定形式上为钞票的有价证券12的状态。设备10有放入要处理有价证券12的输入柜14、可以抓取在输入柜14中成垛有价证券12的分离器16、有道岔(或称“预选器”)20的输送装置18、以及在道岔20后的输出柜26和用于销毁有价证券或钞票的碎纸机28。沿一个通过输送装置18提供的输送路径22，在道岔20前和分离器16后设传感器装置24，它用于检测逐个供给的有价证券12的特性和形成描述这些特性的传感器信号。控制与评估装置30通过信号连接装置至少与传感器装置24和道岔20连接，以及用于评估传感器装置24的传感器信号和根据传感器信号的评估结果，亦即借助传感器装置检测到的被检验有价证券12的特征，控制至少道岔20。
为此传感器装置24包括至少一个传感器，在本实施例中采用三个传感器，亦即第一传感器32，例如用于检测颜色特征的光学传感器，它检测从有价证券退回的光射线，第二传感器34，例如同样是光学传感器用于检测有价证券特殊光谱的安全特征，它检测被有价证券传送的光射线，以及第三传感器36，例如声学传感器，更准确地说是超声波传感器，它检测源自有价证券，尤其被传送的超声波信号。
在有价证券12上的胶条可例如借助传感器36识别。为了表明钞票的状态特征，控制与评估装置30可例如根据传感器36的传感器信号，确定胶条的数量或胶条的总长度或总面积。
在输送的有价证券12经过时，传感器32、34和36按它们的功能，检测有价证券上由传感器与有价证券的相对位置确定的扫描区特征，此时生成相应的传感器信号。在这里每个传感器有不同的空间分辨率，亦即在有价证券上所检测扫描区的尺寸和分布，可以根据各自的传感器和使用的输送速度改变。为每个扫描区配设一个地点，它描绘各自传感器扫描区的彼此位置和/或相对于有价证券的位置。
根据传感器32、34、36的模拟或数字式传感器信号，在由控制和评估装置30评估传感器信号时，确定至少一个扫描区的至少一项特征和/或至少一项有价证券特征，这是一项对于检验钞票的状态为重要的特征。优选地确定多项这种特征。此外，借助传感器34的信号检验有价证券的真实性。有价证券的这些特征表明有价证券的状态，在本实施例中钞票的状态涉及可流通性或可周转性，亦即可继续作为支付手段的资格。在本实施例中作为相应的有价证券特征，尤其采用是否存在污染或疵点，以及是否存在裂纹、胶条、折角和/或孔洞，和/或是否缺失有价证券的组成部分。这些有价证券特征可以根据仅其中一个传感器或至少其中两个传感器的传感器信号确定。
为此，控制和评估装置30除了相应的传感器接口外，主要有信息处理器38和与信息处理器38连接的存储器40，其中储存至少一个有程序编码的计算机程序，在本实施形式中信息处理器38控制设备，尤其为了确定所检验有价证券的总体状态评估传感器信号，以及根据评估结果控制输送装置18。
控制和评估装置30，更准确地说是其中的信息处理器38，尤其可以在确定有价证券特征后，检验有价证券总体状态的一项判据，此项判据至少涉及有价证券特征之一或它取决于至少有价证券特征之一。在此判据内尤其可以包含另一些用于确定有价证券的一种仍准许的状态的基准数据，它们预先给定并储存在存储器40内。所述总体状态可例如通过两种类型“仍能周转”亦即“能流通”或“应销毁”说明。根据确定的状态，控制和评估装置30，更准确地说是其中的信息处理器38，控制输送装置18，更准确地说是道岔20，使经检验的有价证券按照其确定的总体状态，存放在输出柜26内(如果仍能周转)，或为了销毁输往碎纸机28(如果应销毁)。
为了处理有价证券12，在输入柜14内成垛或逐个放入的有价证券12，由分离器16分成单体并逐个供给输送装置18，它将分离后的有价证券12输入传感器装置24。传感器装置24检测有价证券12的至少一项特征，此时生成描绘此项有价证券特征的传感器信号。控制和评估装置30检测此传感器信号，据此确定各有价证券的状态，以及根据结果控制道岔20，使例如仍能使用的有价证券供入输出柜26，而应销毁的有价证券供给碎纸机28销毁。
为了确定钞票的总体状态，控制和评估装置30采用已提及的判据，其中可包含至少一项特征。各个值可优选地例如逻辑连接在一项判据内，例如借助线性组合。然后控制和评估装置30为了确定钞票的总体状态，将表明钞票状态的特征的线性组合与规定值作比较，并例如判定钞票的状态是好或是坏，亦即它们是否有可周转性。由此达到，将一张例如有严重污染，但仅此尚不能导致将钞票状态确定为坏的钞票，当此钞票附加地例如还只有少量斑点和/裂纹时，便将其确定为坏的。
图2至5局部详细表示超声波传感器36，亦即按本发明第一种优选的实施形式，尤其第二种可选择方案的超声波传感器。
超声波传感器36规定用于借助穿过有价证券12的超声波检验此有价证券12，以及为此有两个发出或接收在给定频率范围内的超声波的设备42和42′，除了对一个平面镜象对称外，它们同样按本发明第一种优选的实施形式设计。
发出或接收在给定频率范围内的超声波的设备42和42′，分别有至少一个，在本实施例中18个超声波换能器44，用于将电信号变换为超声波，或用于将超声波变换为电信号，以及各有一个支架46或46′，其中设计数量与超声波换能器的数量相应的超声波通道48，在本实施例中由通孔50的部分构成，其中分别至少部分安装一个超声波换能器44，超声波可以通过它从各自的超声波换能器44来或到各自的超声波换能器44去。
此外，超声波传感器36还有一个控制和信号处理装置52，它通过仅示意表示的连接电线54，将超声波换能器44(图2中未表示)与控制和评估装置30连接起来，用于信号交换和供电。
支架46和46′其基本形状设计为板状，以及将它们的板表面56互相平行排列，所以它们沿垂直于板表面56的方向重合。输送路径22通过在支架46和46′之间形成的、同时意味着检测区58的间隙延伸，从而使通过检测区58输送的有价证券12可以借助超声波在透射时检验。换句话说，当两个沿垂直于板表面56的方向对置的超声波换能器44之一作为发送器以及另一个作为接收器工作时，将设备42和42′相对布置为，使设备的超声波换能器形成超声波路线43。由图2可以看出，超声波换能器44因而布置为，使得在发送器与接收器之间构成的超声波路线43非常近似于垂直有价证券12或板表面56的方向延伸。
更准确地说，在支架46内的超声波换能器44作为超声波发送器使用或控制，而在支架46′内的超声波换能器44起超声波接收器的作用，超声波穿过有价证券12或从有价证券12反射。起接收器作用的超声波换能器44在探测超声波时输出相应的探测信号。
在本实施例中，超声波换能器44设计为，它适用于转换给定频率约400kHz的超声波。为了也能变换持续时间短于100μs的脉冲，它们优选地设计用于转换在宽度约70kHz的频率范围内的超声波，给定频率处于此范围中心。
每个在本实施例中为圆柱形的超声波换能器44沿其圆周有固定槽60。此外它在其背对检测区58的端侧有两个电触头，在本实施例中是连接线54，用于超声波换能器44直接或间接与控制和信号处理装置52连接。
在图3和4中详细表示支架46，它如已说明的那样除镜象对称外与支架46′相同设计。
支架46一方面有板状基体62，其中在彼此错开的三排中按等间距制有设计相同的、垂直于支架46板表面56或基体62延伸的孔63，例如通孔。
另一方面，支架46在每个通孔50内侧的一部分上或在孔63的一部分内，有套筒段或空心圆柱段64，它用与基体62不同的材料构成。套筒段64的内腔构成超声波通道48，由各自超声波换能器44发出或接收的超声波可以在其中传播。
基体62在本实施例中用玻璃纤维增强的聚合物，一种合成树脂构成，并具有约8mm的厚度。所采用的玻璃纤维增强合成树脂的密度约1.3g/cm3，对于给定频率阻抗约为3·106kg/(m2s)。
反之，套筒段64用复合材料制成，并因而尤其用一种占套筒段64体积份额80％以上的复合材料制造，在本实施例中用一种可至少部分透射给定频率的超声波的复合泡沫塑料制造，以及构成非纤维质表层66，它的阻抗小于基体62的，并因而小于基体62与表层66相邻的尤其与之毗连的内层68的阻抗，并因而小于支架46的阻抗。
图6示意表示在其中一个通孔50区通过支架46的横截面。支架46其他相应部分同样设计。
每个通孔50基本上有两个不同直径的分段70和72，其中通向面朝检测区的表面56的分段70有较大的直径。由此在支架46构成通孔50的内表面或壁74上，在中央部分形成环形延伸的凸肩76。这一分段70还包括套筒段64。
超声波换能器44借助一个用弹性、优选地消声的材料制的在有预紧力的情况下装入固定槽60内的固定件，例如圆环78，沿一个通过凸肩76相对于支架46的位置和固定槽60相对于支架46的位置规定的方向，在图2至5所示的例子中，沿至少近似于垂直板表面56的方向，定向地固定在凸肩76上。由此得到一种接收或发送特性曲线(灵敏度)相对于支架46相应的定向；最大值并因而发射方向A，大体处于一个至少近似于垂直板表面56的方向。因此在图示的支架46和46′的布局的情况下，每一个超声波路线的超声波换能器44接收或发送特性曲线彼此准确对齐。
套筒段64并因而由它构成的表层66的材料，有密度在0.3g/cm3与0.8g/cm3之间，优选地在0.4g/cm3与0.7g/cm3之间。
套筒段64的复合材料包括一个有夹入体的基材。更准确地说，在本实施例中涉及一种复合泡沫塑料，它在基材中含有直径在5μm与200μm之间，优选地在5μm与120μm之间的空心体，在这里是空心球，其中，在基材内也可以存在其他尺寸的空心球。空心球的直径分布选择为能得到高的充填密度，虽然在另一些实施例中还可以采用一种单分散的分布。所述的直径分布尤其可以是双峰的。
在本实施例中，复合泡沫塑料含有其直径优选地在10μm与200μm之间的空心玻璃球作为空心体。
在这里，复合泡沫塑料包括一种聚合材料，优选一种树脂作为基材。在本实施例中聚合材料涉及环氧树脂。
在本实施例中，复合泡沫塑料并因而表层66有平均密度为0.5g/cm3，它因而比内层68的密度至少小10％，以及给定频率的超声波的声速约为2500m/s，因此阻抗约为1.3·106kg/(m2s)，它因而在基体62并因而内层68阻抗的20％与75％之间，例如约为43％。
因此由各自的套筒段64构成的表层66环状围绕超声波通道，从而达到通过表层均匀改变声学特性。阻抗较高的内层68再围绕表层66。
表层66的厚度，亦即套筒段64的壁厚，大于表层6内相应于给定频率的波长的四分之一和小于10mm，在本实施例中约为1.5mm。
此外，在本实施例中，套筒段64并因而表层66，沿垂直于表面56或平行于超声波通道的方向或发射方向A，从表面56一直延伸到超声波换能器44的固定装置，在这里是凸肩76。
在本实施例中，固定槽60和凸肩，与支架46厚度相结合设计为，使超声波换能器44至少部分，在本实施例中全部，沉没在超声波通道48内。
套筒段64基本上形状配合地装入基体62的孔63内，以及材料相连地与之连接。在本实施例中材料相连地通过环氧树脂胶达到，它在固化状态有与内层68相当的阻抗，以及尤其不显著大于内层68的阻抗。
采用如此设计的支架46和46′，可以在连续工作时达到大量减小一次或多次反射脉冲的振幅或驻波的形成。
此外，超声波换能器44通过沉没在通孔50中，可以有效地防止沿平行于板表面方向的机械影响。
作为可选择的特征，为了保护连接线54在超声波换能器44上的触点接通，防止机械和化学影响，以及为了进一步在通孔50内机械支承超声波换能器44，通孔50从超声波换能器44直至板表面56的区域浇注聚合材料80，它电绝缘和至少有如此程度的弹性，亦即能补偿由于温度变动引起的超声波换能器与孔尺寸改变的差异。为了视图清晰起见，图3没有表示这种材料。
最后，支架46有固定孔82，同于固定在有价证券处理设备中。
第二种实施例，同时意味是按本发明第三种可选择方案的一种优选的实施形式，它与第一种实施例的差别仅在于，按另一种方式制备表层6，以及与之相应地修改了支架。其他所有构件和特征与第一种实施中相同，所以为它采用同样的附图标记，并在这里相应地适用同样的说明及其功能。
如图5和6示意表示的那样，现在采用成型件84，它用与第一种实施例中表层66相同的材料制造。
成型件84有一个带通孔88的板段86，当板段86相应地放在基体62上时，通孔88与基体中的通孔50对齐。圆柱形套筒段90围绕通孔88或与之对齐布置，它的尺寸与第一种实施例中套筒段64的尺寸相应。但套筒段90与板段86连接成一体，从而使成型件84是整体式的。在本实施例中成型件84通过压铸制成。
成型件84将(其内腔再构成超声波通道的)套筒段90插入基体62的孔63中并与基体连接成支架46″，这例如可以借助适用的胶粘剂例如环氧树脂通过粘结实现。以此方式，首先在用于超声波换能器44的超声波通道48的壁内，得到相应于第一种实施例中表层66的表层66′。其次，现在基体62在面朝检测区58那一侧被板段86覆盖，从而使支架46″在检验时面对有价征券12的那个表面56，有一个由板段86构成的非纤维质表层92，它的阻抗小于由基体62相应部分构成的与表层相邻的支架46″内层94的阻抗。阻抗的差值与第一种实施例中一样。
另一个没有表示的支架，类似于第一种实施例，除镜象对称外结构设计与支架46″相同。不过按另一些实施例并不一定需要是这种情况。
采用支架的这种设计也可以避免在支架的表面上并因而在由它们构成的通道内反射，这附加地还可以减少相邻超声波路线之间的串扰。
此外还可以简化套筒段的制造及其装配，尤其在具有大量超声波路线的超声波传感器的情况下，这可以是一项突出的优点。
按另一些实施例，还可以使用有另一种尤其聚合物基材的复合泡沫塑料。例如也可以使用聚氨酯。
在再另一些实施例中，超声波通道48的方向或超声波换能器44并因而超声波路线的主发射和接收方向A，相对于表面56并因而相对于要检验的有价证券12倾斜。
另一些实施例与上面说明的这些实施的差别可在于，取代通孔50设置盲孔，超声波换能器44至少部分装入其中。
按另一些实施例，通孔也可以在其内侧有固定结构，例如形式上为突出部分的凸块，它们直接固定超声波换能器44。
再另一些实施例与上面说明的这些实施的差别可在于，将套筒段设计为，它用作超声波换能器的安装座或固定装置。为此，套筒段可在其内侧类似于孔63设计有固定结构，例如凸块或环形凸肩。
除此之外，其他实施例与已说明的实施的差别可在于，超声波换能器部分从超声波通道48伸出。
此外，在这些实施例中的基体62可以至少有两个互相连接，尤其互相粘结或互相附着的层。
在图7和8中示意表示按本发明第三种优选的实施形式的超声波传感器，更准确地说按本发明第二种可选择方案的一种优选的实施形式的超声波传感器。
这种超声波传感器与第二种实施例的超声波传感器的区别，仅在于支架46″′的设计。此实施例的其它所有构件与第二种实施例没有差别，所以对于相同的构件使用同样的附图标记，以及对它们的说明在这里也相应地适用。所使用的材料与第二种实施例中的相同。
如图7和8所示，支架46″′与支架46″的区别首先在于，取代成型件84，现在使用板状成型件84′，它不再有套筒段90，并因而基本上通过一块板提供，在板内除了孔82外还制有通孔88，用于构成部分超声波通道48。成型件84的厚度图中没有按正确的比例表示。它例如可以约为5mm。
因为现在没有套筒段90，所以基体62′与基体62的差别在于，现在设在分段70区域内的通孔50有一个内径，它等于超声波通道并因而通孔88的内径。
由图7可以看出，在基体62′内阻抗较高的内层94′，现在平行于成型件84′延伸，并因而平行于阻抗较低的非纤维质表层66″和近似垂直于超声波通道48的方向A延伸，它们现在沿方向A彼此相邻。
在图9和10中示意表示按本发明第四种优选的实施形式的超声波传感器，更准确地说按本发明第二种可选择方案的一种优选的实施形式的超声波传感器。
这种超声波传感器96替代第一种实施例中的超声波传感器36。除此之外用于确定有价证券状态的设备10不变。
超声波传感器96与超声波传感器36的差别，首先在于使用支架98取代支架46、46′，以及另一方面与超声波换能器44相比是经修改的超声波换能器100。除此之外超声波传感器不变，并因而意味着是一种用于借助至少一种给定频率的超声波，在超声波传感器的一个检测区内，检验有价证券12的超声波传感器，包括一个起超声波发送器作用的超声波换能器及一个起超声波接收器作用的超声波换能器，其中超声波换能器布置为，使它们构成一个通过检测区58延伸的超声波路线102。在这里相应地适用第一种实施形式的超声波传感器未改变部分的设计及特征，以及为相同的部分采用同样的附图标记。
与支架46和46′相比，支架98仅有如下改变：它在形状相同的情况下完全用同一种材料制成，在这里可尤其涉及第一种实施例中基体62的材料(见图9和10)。
与第一种实施例相应的超声波换能器相比，超声波换能器100仅改变如下：它具有相对于超声波路线102倾斜的用于发射超声波和/或用于接收超声波的表面段104。所述的倾斜一方面导致发射的超声波可以说是成圆锥形扩展，从而使在被检验有价证券12上反射的份额从超声波路线的区域向外偏转。另一方面发送到接收器侧未经各自超声波换能器变换的超声波，至少部分圆锥形反射，从而在这里也有部分反射的超声波从超声波路线102的区域向外偏转。从超声波路线的区域向外偏转的份额不再会形成驻波或导致脉冲回波。
与作为超声波传输介质的空气相邻的表面段104，设计为绕超声波路线102方向或(在整个射线截面居中的)发射方向A作为轴线的圆锥形或锥形，从而将它设计为绕超声波路线102方向旋转对称。
圆锥张角α在这里优选地在160°与176°之间，在本实施例中约170°。通过如此选择，一方面达到在发射的超声波的定向与减少驻波的发生或降低有害的脉冲反射强度之间良好协调，与此同时还为了检验获得有足够幅度的发射脉冲。
表面段104，亦即圆锥段，在垂直于对称轴线(表面段相对于它旋转对称)的平面内有一个最大外径，它处于空气中相应于给定频率的波长与此波长的10倍之间。尤其是，在这里空气可有压力为1bar，温度为20℃以及空气相对湿度为75％。在本实施例中最大外径约为6mm。
如图10所示，超声波传感器有至少一个输送元件，用于将有价证券12导入检测区58内，在本实施例中它通过皮带106提供，有价证券12为了输送保持在皮带106之间。超声波换能器100布置为，使超声波路线102与有价证券12的表面法线形成一个小于5°的角。
另一种实施例与第四种实施例的区别在于，现在支架96用第一种实施例或第二种实施例的支架46、46′代替。
图11和图12所示本发明第五种优选的实施形式与第四种实施例的区别在于，支架98用支架108代替。第三种实施例的所有其他部分及特征不变，所以为它们采用相同的附图标记和在这里也适用对它们说明。
支架108与支架98的区别仅在，在一个与支架98相应的基体110上，设置一个与基体110固定连接，例如粘结的带孔板112，作为面朝检测区的表层。此表层由一种非纤维质材料构成，它的阻抗小于与表层相邻的支架108内层114材料的阻抗。支架108构成一个与检测区相邻的构件并吸收至少部分命中它的超声波，这附加地降低干扰性反射的影响。
板112并因而由它构成的表层的材料，尤其可以有密度在0.3g/cm3与0.8g/cm3之间，优选地在0.4g/cm3与0.7g/cm3之间。
所述材料在本实施例中是一种复合材料，它包括一个有夹入体的基材。更准确地说，在这里涉及一种复合泡沫塑料，它在基材内含有直径在5μm与200μm之间，优选地在5μm与120μm之间的空心体，在这里是空心球，其中，在基材内也可以存在其他尺寸的空心球。空心球的直径分布选择为能得到高的充填密度，虽然在另一些实施例中还可以采用一种单分散的分布。所述的直径分布尤其可以是双峰的。
在本实施例中，复合泡沫塑料含有其直径优选地在10μm与200μm之间的空心玻璃球作为空心体。
在这里，复合泡沫塑料包括一种聚合材料，优选一种树脂作为基材。在本实施例中聚合材料涉及环氧树脂。
在本实施例中，复合泡沫塑料并因而表层66有平均密度为0.5g/cm3，它因而比内层68的密度至少小10％，以及给定频率的超声波的声速约为2500m/s，因此阻抗约为1.3·106kg/(m2s)，它因而在基体62并因而内层114阻抗的20％与75％之间，例如约为43％。
板112，亦即表层的厚度，大于表层112内相应于给定频率的波长的四分之一和小于10mm，在本实施例中更准确地说约为2mm。
因此本实施例尤其还体现了本发明第三种可选择方案的一种优选的实施形式，亦即，用于在超声波传感器的一个检测区内，借助给定频率的超声波，检验有价证券的超声波传感器，它包括一个起超声波发送器作用的超声波换能器及一个起超声波接收器作用的超声波换能器，以及各一个超声波换能器支架，其中支架与检测区相邻，以及至少支架之一与检测区相邻的至少一个区段，在设在支架内或支架上的超声波换能器周围，有非纤维质表层，其阻抗小于与表层相邻的支架内层的阻抗。
在再另一种实施例中，作为接收超声波用的超声波换能器，可以使用第一种实施例的超声波换能器。
另一种实施与第五种实施例的区别在于，取代超声波换能器100，采用第一种实施例的超声波换能器44。
图11表示第四种实施例的另一种变型方案。它与第四种实施例的差别仅在于表层116的形状，尽管它现在也相对于超声波路线的方向倾斜并围绕它旋转对称地设计。然而表层116圆锥形地朝其中心方向或逆超声波发射方向A地下沉。
在图14所示的第七种实施例中，用于在超声波传感器的一个检测区内，借助给定频率的超声波，检验有价证券的超声波传感器，包括一个起超声波发送器作用的超声波换能器118及一个起超声波接收器作用的超声波换能器118，各一个用于发送器和接收器的支架段120和122，它们分别有互相对齐的超声波通道，发送器和接收器完全沉没地装在其中，使它们构成一个通过检测区延伸的超声波路线。超声波换能器118相对于超声波路线的同心轴线倾斜地设置。通过超声波换能器的这种相对于超声波路线和超声波通道的倾斜设置，尽管构成一个超声波路线，但是使可能的回波朝侧向移出。
在这里特别优选地，超声波通道表面和支架表面，如前面已说明的那样，还有一个纤维质消声材料层的分段120和122，优选地一种毡料，或优选地一种非纤维质材料130。

Claims (40)

1.一种发出和/或接收至少一个给定频率的超声波的设备，它包括至少一个可将至少给定频率的超声波转换为电信号和/或将电信号转换为至少给定频率超声波的超声波换能器，以及一个其中设计有至少一个超声波通道的支架，所述超声波换能器至少部分装在该超声波通道内和/或超声波可以通过此超声波通道从超声波换能器来或到超声波换能器去，其中，支架有至少一个与至少一部分超声波通道相邻的非纤维质表层，该非纤维质表层的阻抗小于与之相邻的支架内层的阻抗。
2.按照权利要求1所述的设备，其中，所述表层一直延伸到所述超声波通道背对所述超声波换能器的那一端。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其中，所述表层至少环绕所述至少一部分超声波通道。
4.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其中，所述支架包括一个带孔的基体和一个至少部分装在孔内的套筒段或一个至少部分装在孔内的套筒，该套筒段或套筒包括所述表层并且所述超声波换能器至少部分装入该套筒段或套筒中。
5.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其中，所述表层由一种材料构成，这种材料的平均密度比内层材料的平均密度至少小10％。
6.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其中，所述表层的材料密度在0.3g/cm3与0.8g/cm3之间。
7.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其中，所述表层包含一种复合材料，它占该层重量份额的80％以上。
8.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其中，所述表层材料包含一种复合泡沫塑料。
9.按照权利要求8所述的设备，其中，所述复合泡沫塑料含有直径在5μm与200μm之间的空心体。
10.按照权利要求8或9所述的设备，其中，所述复合泡沫塑料含有空心玻璃球。
11.按照权利要求8至10之一所述的设备，其中，所述复合泡沫塑料含有一种聚合材料作为一种基材，该材料尤其优选一种树脂。
12.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其中，所述表层厚度大于表层内相应于给定频率的波长的四分之一和小于10mm。
13.按照前列诸权利要求之一所述的设备，它有至少另一个超声波换能器，以及其中，支架有至少另一个超声波通道，所述另一个超声波换能器至少部分装在此超声波通道内，其中，支架有与至少另一个超声波通道的至少另一段毗邻的至少另一个非纤维质表层，该至少另一个非纤维质表层的阻抗小于与之相邻的另一支架内层的阻抗。
14.按照权利要求13所述的设备，其中，所述另一个表层按照权利要求2至12中至少一项进行设计。
15.按照权利要求13或14所述的设备，其中，所述用于至少两个超声波通道或超声波换能器的表层由单个成型件的一些区段构成。
16.按照权利要求15所述的设备，其中，所述支架有至少两层，其中一层由成型件构成，超声波通道的相应区段设计在该成型件内。
17.一种检验有价证券的超声波传感器，包括至少一个按照前列诸权利要求之一所述的设备。
18.按照权利要求17所述的超声波传感器，它用于借助穿过它的超声波检验有价证券，它有至少另一个按照权利要求1至16之一所述的设备，以及其中，这些设备彼此相对布置为，使它们的支架构成一个检测区，有价证券可通过该检测区输送，以及这些设备的超声波换能器，当它们之一作为发送器以及另一个作为接收器工作时，构成至少一个超声波路线。
19.按照权利要求17或18所述的超声波传感器，其中，所述设备支架或至少一个这些设备中的支架，在检验时面朝有价证券的表面上至少有一个非纤维质表层，该非纤维质表层的阻抗小于与之相邻的支架内层的阻抗。
20.一种超声波传感器，用于在超声波传感器的检测区内借助给定频率的超声波检验有价证券，它带有一个起超声波发送器作用的超声波换能器和一个起超声波接收器作用的超声波换能器，其中，超声波换能器布置为：它们构成一个通过检测区延伸的超声波路线，以及其中，至少其中一个超声波换能器有相对于超声波路线倾斜的表面段，用于反射超声波和/或用于接收超声波。
21.按照权利要求20所述的超声波传感器，其中，所述至少一个超声波换能器的表面段设计为绕超声波路线的方向旋转对称。
22.按照权利要求21所述的超声波传感器，其中，所述表面段设计为圆锥形或截锥形。
23.按照权利要求22所述的超声波传感器，其中，所述表面段的圆锥张角在160°与176°之间。
24.按照权利要求20至23之一所述的超声波传感器，其中，所述表面段有一个最大外径，它处于空气中相应于频率的波长与该波长的10倍之间。
25.按照权利要求20至24之一所述的超声波传感器，它有至少一个在检测区内引导有价证券的输送件，以及其中，超声波换能器布置为，使超声波路线与有价证券表面的法线构成一个小于5°的夹角。
26.按照权利要求20至25之一所述的超声波传感器，其中，另一个超声波换能器也按照权利要求1-16之一设计。
27.按照权利要求20至26之一所述的超声波传感器，其中，设有至少一个与检测区毗邻的构件，该构件有一个非纤维质表层，该表层的阻抗小于与该表层相邻的构件内层的阻抗。
28.一种超声波传感器，用于在超声波传感器的检测区内借助至少一种给定频率的超声波检验有价证券，它带有一个起超声波发送器作用的超声波换能器和一个起超声波接收器作用的超声波换能器，以及至少一个超声波换能器支架，其中，所述至少一个支架至少部分构成检测区的边界，以及所述至少一个支架的至少一个构成检测区边界的部分，在装在支架内或上的超声波换能器的周围有非纤维质表层，该非纤维质表层的阻抗小于与之相邻的支架内层的阻抗。
29.按照权利要求27或28所述的超声波传感器，其中，所述表层由一种材料构成，它的平均密度比所述支架内层材料的平均密度至少小10％。
30.按照权利要求27至29之一所述的超声波传感器，其中，所述表层的材料密度在0.3g/cm3与0.8g/cm3之间。
31.按照权利要求27至30之一所述的超声波传感器，其中，所述表层包括一种复合材料，它占该表层体积份额的80％以上。
32.按照权利要求27至31之一所述的超声波传感器，其中，所述表层的材料包含一种复合泡沫塑料。
33.按照权利要求32所述的超声波传感器，其中，所述复合泡沫塑料含有直径在5μm与200μm之间的空心球。
34.按照权利要求27至33之一所述的超声波传感器，其中，所述复合泡沫塑料含有空心玻璃球。
35.按照权利要求32至34之一所述的超声波传感器，其中，所述复合泡沫塑料含有一种树脂作为基材。
36.按照权利要求27至35之一所述的超声波传感器，其中，所述表层厚度大于表层内相应于给定频率的波长的四分之一和小于10mm。
37.按照权利要求27至36之一所述的超声波传感器，其中，至少在其中一个支架内设计至少一个超声波通道，各超声波换能器至少部分装在超声波通道内，和/或超声波可以通过此通道从超声波换能器来或到超声波换能器去，其中，支架有至少一个与至少一部分超声波通道毗邻的非纤维质表层，该非纤维质表层的阻抗小于与之相邻的支架内层的阻抗。
38.按照权利要求17至19或28至37之一所述的超声波传感器，其中，各有一个用于发送器和接收器的支架段，所述支架段分别有互相对齐的超声波通道，发送器和接收器完全沉没地装在超声波通道内，由此构成一个通过检测区延伸的超声波路线，以及其中，超声波换能器相对于这些超声波通道的同心轴线倾斜布置。
39.一种超声波传感器，用于在超声波传感器的检测区内借助给定频率的超声波检验有价证券，它带有一个起超声波发送器作用的超声波换能器和一个起超声波接收器作用的超声波换能器，各有一个用于所述发送器和接收器的支架段，所述支架段分别有互相对齐的超声波通道，发送器和接收器完全沉没地装在超声波通道内，由此构成一个通过检测区延伸的超声波路线，以及其中，超声波换能器相对于这些超声波通道的同心轴线倾斜布置。
40.一种用于处理有价证券的有价证券处理设备，包括一个按照权利要求1至16之一所述的设备和/或一个按照权利要求17至39之一所述的超声波传感器。
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